大学生方程式赛车制动系统设计方案分析
大学生方程式赛车制动系统优化设计资料
毕业论文作者：辛万涛学号： ******学院：机械工程学院系(专业)：车辆工程专业题目：大学生方程式赛车制动系统优化设计指导者：张小俊副教授(姓名) (专业技术职务)评阅者：(姓名) (专业技术职务)2014 年 6月 8日目录1 绪论 (4)1.1摘要 (4)1.2引言 (4)1.2 FSAE大学生方程式汽车大赛简介 (6)1.3赛事意义 (8)1.4比赛规则简介 (9)1.5赛车设计意义和宗旨 (10)1.6参赛者资格 (11)1.7赛车合格性 (12)2. 制动系统设计前期准备 (13)2.1软件介绍 (13)2.1.1 UG NX的技术 (13)2.1.2 ANSYS (14)2.2制动系介绍 (15)2.2.1布置形式的选择 (15)3 结构设计 (177)3.1踏板设计 (188)3.1.1设计过程......................................................................................... 错误!未定义书签。
93.2盘式制动器分析 (24)3.3盘式制动器制动力矩介绍 ........................................................................ 错误!未定义书签。
53.4离合器踏板的设计分析 (338)3.5 制动踏板的有限元分析 (30)3.6 刹车片的有限元分析 (33)3.5 参考文献 (35)1 绪论1.1引言赛车制动系统是用于行驶中的赛车减速或停车，是下坡行驶的汽车的车速保持稳定以及使行驶的汽车保持在原地（包括斜坡上）驻留不动的机构。
赛车制动系统直接影响赛车的安全性和停车的可靠性[3]。
在多方面查询制动设计手册时，对比赛场实际情况，本着节约成本的原则，我发现我所要设计的制动不需要满足其全部要求，如最大爬坡度（赛场坡度及其有限，几乎以平面为主，故在此方面的关注点可以适当降低），防水（因为我们的比赛很可能在雨天进行，如13年的比赛。
FSAE赛车制动系统的设计
3
7850kg/m,根据材料性能参数创建材料，赋予材料属 性。
采用四面体网格。网格共 39854个结点，29952个 单元，如图 3所示。
小为 180mm。制动盘的厚度不宜过厚也不宜过薄。如
果过厚会影响制动盘的质量，增加它的转动惯量，加大
2021（2）
20技21术年聚2焦月
设计·创新
%&DE 赛车制动系统的设计
余龙 赵和平 王建美 冯理 (武汉华夏理工学院智能制造学院)
摘要：文章基于中国大学生方程式大赛对于制动系统的规则要求，结合整车参数进行制动系统相关参数的设定，根据所确 定的参数，利用建模软件设计制动系统零件，为确保所设计的零件能符合赛车使用要求，使用 !"#$# 软件对其进行仿真分 析。通过实车调试，验证了制动系统的实用性。此系统满足制动稳定性要求，能够使四个轮胎同时抱死，符合 %&!' 制动系统
制动时的负担，影响制动效果。如果过薄则会使赛车在
制动时引起制动盘急剧升温，出现热衰退，影响制动效
果。权衡厚薄，选取适当的厚度 4mm，既不会因为过厚
影响制动盘质量，也不会因为过薄影响制动盘的制动
效果。至于外形，在不影响制动效能的情况下进行镂 空，镂空也有利于制动盘的散热。 制动踏板的设计
制动踏板的主要考虑 2000N受力情况，在规则的 允许条件下最大化的进行轻量化设计。此次设计，将主 缸安装在制动踏板上，让踏板直接推动主缸工作，从而 导致制动踏板所需的空间较大且要满足主缸分配制动 力使四轮同时抱死的要求。 制动总成的设计
以达到制动踏板使用工况和轻量化的要求。
使制动力的分配通过平衡杆很轻易地实现，并且满足
FSAE方程式赛车制动系统设计
FSAE方程式赛车制动系统设计FSAE是一种由学生组成的赛车设计团队，致力于设计、制造和竞争一辆性能卓越且符合国际赛车设计规范的方程式赛车。
在设计一辆完整的方程式赛车时，制动系统是其中一个非常重要的组成部分。
本文将探讨FSAE方程式赛车制动系统设计的一些关键方面。
首先，制动系统的主要目标是确保车辆能够安全、稳定地减速和停止。
为了达到这个目标，设计团队需要考虑以下几个因素：1.制动系统的选择：FSAE赛车通常采用盘式制动系统。
这种制动系统由刹车盘、刹车卡钳和刹车片组成。
团队需要选择适合方程式赛车的轻量化、高性能的刹车组件。
2.制动盘和刹车卡钳的选材：制动盘和刹车卡钳的选材是关键。
由于方程式赛车需要具有优异的强度和耐热性能，通常会选择轻量化的铝合金材料。
同时，刹车卡钳的结构设计也需要考虑到刹车片的更换和调整。
3.刹车液的选择：刹车液的选择对制动系统的性能有着重要影响。
团队需要选择具有较高沸点和低压缩性的刹车液，以提高系统的热稳定性和刹车响应。
4.刹车片的选材和设计：刹车片的选材和设计也非常重要。
团队可以选择高性能的碳陶瓷复合材料刹车片，从而提高刹车性能和耐磨性能。
5.动力分配：制动系统不仅仅是减速和停车的工具，还可以用来调整赛车的动力分配。
通过设计不同直径的刹车盘和刹车卡钳，可以实现更好的动力分配和转向性能。
除了上述因素外1.刹车平衡：为了确保车辆能够稳定地减速，制动系统需要具有适当的刹车平衡。
团队需要通过改变刹车盘和刹车卡钳的尺寸和比例来实现最佳的刹车平衡。
2.刹车系统调校：团队需要对制动系统进行细致的调校，以确保能够在各种条件下提供稳定、可控的刹车性能。
这包括调整刹车盘和刹车卡钳的位置、刹车卡钳的垫片和刹车片的厚度等。
3.刹车冷却：在高强度的赛车比赛中，刹车系统往往会发热。
为了保持制动系统的稳定性，团队需要设计适当的冷却系统，如通风道和散热片，以有效散去热量。
总结起来，FSAE方程式赛车制动系统设计需要考虑多种因素，包括制动系统的选择、刹车盘和刹车卡钳的选材、刹车液的选择、刹车片的选材和设计、动力分配等。
大学生电动方程式赛车制动踏板总成设计及分析
大学生电动方程式赛车制动踏板总成设计及分析
邵俊;倪文鹏
【期刊名称】《汽车实用技术》
【年(卷),期】2024(49)7
【摘要】在近几年中国大学生电动方程式赛车(FSEC)的比赛中,随着各所高校车队技术的不断更迭进步,比赛的成绩也在逐步攀升。
在追求极致速度的同时,赛车的安全性能也成了不可忽视的问题,故赛车的制动系统设计非常重要。
而整个制动系统的控制是通过车手踩制动踏板完成的,故文章主要对制动系统中制动踏板总成进行设计与分析。
在满足大赛规则要求及所需的速度性能提升和轻量化设计理念等前提下,根据校车队2022赛季E39赛车整车参数,对制动踏板总成进行设计、建模,并运用Workbench进行仿真分析校核。
【总页数】4页(P64-67)
【作者】邵俊;倪文鹏
【作者单位】盐城工学院汽车工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】U463.5
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1.基于大学生电动方程式赛车设计过程分析
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赛车制动系统的设计与分析
车辆工程技术37车辆技术赛车制动系统的设计与分析王 凯,杭超飞（黄河交通学院,河南 焦作 454950）摘 要：本文以大学生方程式比赛中制动系统的设计规则为准，并且知道了赛车部分的参数，然后在理论上通过各个公式计算出赛车的关键参数，并且根据各个参数分析出对赛车制动系统的关键零部件的选择和匹配，完成一次合格的赛车制动系统设计。
此次设计并没有很多的创新，而是在理论的基础上，对更改过规格尺寸的赛车进行制动系统设计，丰富了赛车制动方面的内容，也为大学生们的相关设计提供了一定的经验。
关键词：方程式赛车；制动系统；赛车制动0 前言 大学生方程式赛车大赛，不是一个人的比赛，而是热爱赛车的学生们组成一个个队伍间的较量。
团队里的人员是有严格要求的，必须是以汽车专业为主，也可为汽车相关方面专业的在校学生，不得是社会人员。
学生们组织成一个团队，团队里分工协作，创作一台赛车参加比赛。
比赛不仅仅是为了成绩和荣誉，更多的是利用赛事机会学习到关于汽车多方面的知识，培养个人的动手操作实践能力，良好的人际交往沟通能力和团队协作能力，为社会培养更多的人才。
本文涉及的是赛车制动系统的设计，目的是根据赛车某些已知参数，设计出一套最佳的制动系统，能够满足比赛时的测试要求。
1 赛车制动系统的要求 根据大赛规则[1]：（1）赛车制动系统有着非常关键的作用，在任何时候都不能失效，为了安全，统一采用两条含有独立储液罐的独立回路。
其中一条回路作为备用，防止意外发生。
（2）赛车制动系统仅能由一个制动踏板控制，作用在所有的车轮上，并且制动踏板的力学性能能满足最高测试要求。
（3）制动系统测试时能保证四个车轮同时抱死。
（4）赛车的制动系统的驱动机构要采用液压式，禁止使用钢线控制，同时在赛车的周围要有保护液压管路的保护罩。
2 制动系统关键参数计算 （1）赛车已知参数见表1。
表1 赛车已知参数参数数值符号质量（含人）3234N M 有效滚动半径260mm R 前后轴距离1600mm L 质心距前轴长度848mm a 质心距后轴长度752mm b 质心的高度260mmh （2）赛车前后轴法向作用力计算。
FSC赛车制动系统设计
FSC赛车制动系统设计作者：王漠齐林芳缪秉宏来源：《时代汽车》2017年第14期摘要：大学生方程式汽车大赛是一项激烈的赛车运动，对赛车的制动性提出了较高的要求，对此设计了一款不同于乘用车的踏板总成，利用可电动调节的丝杠滑轨进行踏板总成位置的前后调节，采用matlab软件对不同赛车——路面情况下的前后制动力分配进行计算，得到适合从湿滑到干燥范围的地面情况下的对应最佳制动力分配比，在前置主缸和平衡杆的配合下实现制动力可在较大范围内进行调节，提高了赛车适应路面的能力。
关键词：大学生方程式汽车大赛；踏板总成；电动丝杠滑轨；制动力1引言中国大学生方程式汽车大赛是一项由高等院校汽车工程或汽车相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛，是大学生中的“FI”。
在这项激烈的赛车运动中，作为汽车的重要组成部分，制动和加速踏板是车手的主要操纵部件。
制动踏板主要用于减速，是使用频率极高、用以保证汽车行驶安全性的操纵件；加速踏板通过油门拉线和节气门相连，通过踩下加速踏板使节气门有不同的开度，从而控制发动机的动力输出。
比赛过程中制动距离太长、紧急制动发生侧滑等情况的发生是由于前后的制动力分配比不恰当所导致的，而制动力分配比是由附着系数直接计算得出。
传统的车队往往采用Excel表格的方式进行计算，虽然较为方便，但在比赛时由于天气状况、路面状况以及轮胎磨损情况难以确定，使得设计时所用的附着系数与真实的附着系数之间存在偏差，以至于所得到的制动力分配比范围并不能良好地应对各种赛车——路面状况。
所以导致许多车队在赛前测试时难以抱死。
由于车手的体型和驾驶习惯不同，通常需要对踏板总成位置进行前后调节，但在传统的踏板总成设计中，通过机械方式实现前后可调的装置不仅档位有限，而且调节起来复杂费时。
2制动力匹配计算2.1受力分析对赛车制动工况进行如下规定与简化：假设赛车同轴上轮边受到的载荷相同，且忽略汽车的滚动阻力，忽略轮边、飞轮的惯性力矩，忽略空气阻力对制动性能的影响。
(完整版)汽车制动系统毕业设计论文
优秀论文审核通过未经允许切勿外传摘要Formula SAE比赛由美国车辆工程师学会（SAE）于1979年创立，每年在世界各地有600余支大学车队参加各个分站赛，2011年将在中国举办第一届中国大学生方程式赛车，本设计将针对中国赛程规定进行设计。
本说明书主要介绍了大学生方程式赛车制动的设计，首先介绍了汽车制动系统的设计意义、研究现状以及设计目标。
然后对制动系统进行方案论证分析与选择，主要包括制动器形式方案分析、制动驱动机构的机构形式选择、液压分路系统的形式选择和液压制动主缸的设计方案，最后确定方案采用简单人力液压制动双回路前后盘式制动器。
除此之外，还根据已知的汽车相关参数，通过计算得到了制动器主要参数、前后制动力矩分配系数、制动力矩和制动力以及液压制动驱动机构相关参数。
最后对制动性能进行了详细分析。
关键字：制动、盘式制动器、液压AbstractFormula SAE race was founded in 1979 by the American cars institute of Engineers every year more than 600 teams participate in various races around the world,China will will be for design of the provisions of the Chinese calendar.This paper mainly introduces the design of breaking system of the Formula Student.First of all,breaking system's development,structure and category are shown,and according to the structures,virtues and weakness of drum brake and disc brake analysis is done. At last, the plan adopting components braking and channel settings and the analysis of brake performance.Key words:braking,braking disc,)的汽车上。
大学生方程式赛车制动系统设计与优化
。
占
（ ８ ）
式中， ６为 轮 缸 活 塞 在 完 全 制 动 时 的 行 程 ， 取 制 动 主缸工 作 容积 。 可按 下式 计算 ：
重 力 埘ｌ 速度 （ ｍ／ ｓ ） 最 高 速 Ｖ ／ （ ｋ ｍ ／ ｈ）
制动 力分 配可 调 的 四轮 盛 式制 动 系统 。并 联 液 压 双 ２ ． １ 前 后制 动 力及分 配 系数
将 赛 车 简化 为两轮 模 型 ，分析 赛 车 在水 平 路 面 的 制动受 力情 况 叮按 下 面 的公 式计 算 地面对 前 、 后
制动轮缸的工作容积 可按下式计算［ ４ １ ：
Ｖ ： １ １ ＂口
２
制动力分配系数 卢＝ ／ （ Ｆ ｏ ＋ ） ，设 、 ， 分
为 前后 轴 利 用 附 着 系数 ，当 即将 出现 前 轮 先抱 死 或 前 后 轮 同 时抱 死 时 ， 有 ≤ ≤ ． 制 动 力 分 配 系 数 的极 限关 系为 ：
６ ８
《 装 备 制造技 术 ｝ ２ ０ １ ６年 第 ｌ ０期
式中， ｄ ｖ ／ ｄ ｔ 为赛 车减速 度 ， ｄ ｖ ／ ｄ ｔ ＝ｚ ｇ ， 表示制 关标准选取制动卡钳直径 ｄ＝３ ４ ｍ ｍ ． 动强度。当制动强度 达到最大附着系数 时 ， 可实
现 四轮 同时 抱死 ， 此时 ‘ Ｄ：１ ． ４ ．
的制 动 系统进 行 ｒ没汁 和优 化 。
１ 制动 系统方案
力 程式 赛 车 制 动 系统设 汁最 终 日的就 是 达 到 规 则 受求 的 四轮 同 时抱 死 ， 同时对 成本 、 轻 量 化 等 也有 具体 嘤求Ｉ １ Ｉ 、为达 到规 要求 ， 同时兼 顾安 全 和效 能 ， 湖北 义 学 院 Ｆ Ｓ Ｄ赛 车 制 动 系统 的制 动 回路 布置 如
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大学生方程式赛车制动系统设计方案分析
摘要：本文介绍了大学生方程式赛车制动的设计，首先介绍了汽车制动系统的设计意义、研究现状以及设计目标，然后对制动系统进行分析与选择，确定方案采用简单人力液压制动双回路前后盘式制动器。
最后对制动性能进行了详细分析。
关键词：方程式赛车，制动，盘式制动器
Abstract：This paper mainly introduces the design of breaking system of the Formula Student.First of all,breaking system's development,structure and category are shown.Then analysis and the choice of the braking system are done.At last, the plan adopting hydroid two-back-way brake with front disc and rear disc.Finally,the paper shows analysis of brake performance.
Keywords：formula car,braking,braking disc
随着社会的迅速发展和人民生活水平的不断提高，汽车越来越成为现代交通工具中用得最多、最普遍、也运用得最方便的一种。
汽车制动系统是汽车底盘上的一个重要系统，它是制约汽车运动的装置。
汽车的制动性能直接影响汽车的行驶安全性。
现在公路业的迅速发展和车流密度的日益增大，人们对安全性、可靠性的要求越来越高，为保证人身和车辆安全，汽车配备十分可靠的制动系统显得尤为重要。
一、制动系统的设计分析
车辆在形式过程中要频繁进行制动操作，由于制动性能的好坏直接关系到交通和人身安全，因此制动性能是车辆非常重要的性能之一，改善汽车的制动性能始终是汽车设计制造和使用部门的重要任务。
当车辆制动时，由于车辆受到与行驶方向相反的外力，所以才导致汽车的速度逐步减小到0，对这一过程中车辆受力情况的分析有助于制动系统的分析和设计，因此制动过程受力情况分析是车辆试验和设计的基础，由于这一过程较为复杂，因此一般在实际中只能建立简化模型分析，通常人们从三个方面来对制动系统进行分析和评价：制动效能：即制动距离与制动减速度；制动效能的恒定性：即热衰退性；制动时汽车方向的稳定性。
二、制动装置的选择分析
制动器是制动系统中直接作用制约汽车运动的一个关键装置，是汽车上最重要的安全件。
因此，制动器的选择十分重要。
汽车制动器几乎均为机械摩擦式，即利用旋转元件和固定元件两工作表面间的摩擦产生的制动力矩使汽车减速或停车。
一般摩擦式制动器按旋转元件的形状分为鼓式制动器和盘式制动器两大类。
而鼓式制动器又分为内张型鼓式制动器和外束型鼓式制动器两种结构型式；盘式制动器又分钳盘式和全盘式两大类。
盘式制动器与鼓式制动器相比，有以下优点：
1）制动效能稳定性好；
2）制动力矩与汽车运动方向无关；
3）易于构成双回路，有较高的可靠性和安全性；
4）尺寸小、质量小、散热好；
5）制动衬块上压力均匀，衬块磨损均匀；
6）更换衬块工作简单容易；
7）易于实现间隙自动调整；
8）衬块与制动盘间的间隙小，缩短了制动协调时间。
综合以上优缺点最终确定本次设计采用前后盘式制动器，且均为浮钳盘式制动器。
对于制动驱动机构的机构形式选择，根据动力源的不同，制动驱动机构可分为简单制动、动力制动及伺服制动三大类型。
而力的传递方式又有机械式、液压式、气压式、气压-液压式的区别。
根据赛规及经验要求，确定本次设计采用简单液压制动。
对于液压分路系统的形式的选择，为了提高制动工作的可靠性，应采用分路系统，即全车的所有行车制动器的液压或气压管路分为两个或更多的相互独立的回路，其中一个回路失效后，仍可利用其他完好的回路起制动作用。
而双轴汽车的双回路制动系统分路形式则选择交叉型（X型），即前轴的一侧车轮制动器与后桥的对策车轮制动器同属一个回路。
对于液压制动主缸，则是双回路制动系统的制动主缸——串联双缸制动主缸，单缸制动主缸已经被淘汰。
采用这种主缸的双回路液压制动系，当制动系统中任一回路失效时，串联双缸制动主缸的另一腔仍能够工作，只是所需踏板行程加大，导
致汽车制动距离增长，制动力减小。
大大的提高了工作的可靠性。
三、制动性能的分析
汽车的制动性是指汽车在行驶中能利用外力强制地降低车速至停车或下长坡时能维持一定车速的能力。
汽车的制动性能主要从以下三个方面来评价：
制动效能，即制动距离与制动减速度。
制动效能是制动性能中最基本的评价指标。
制动距离越小，制动减速度越大，汽车的制动效能就越好。
制动效能的恒定性，即抗热衰退性能。
因为制动过程中实际上是把汽车行驶的动能通过制动器吸收转换为热能，所以制动器温度升高后能保持在冷态时的制动效能，已成为设计制动器时要考虑的一个重要问题。
制动时汽车的方向稳定性，即制动时汽车不发生跑偏、侧滑以及失去转向能力的性能。
常用制动时汽车给定路径行驶的能力来评价。
制动跑偏的原因有两个：
1）汽车左右车轮，特别是转向轴左右车轮制动器制动力不相等；
2）制动时悬架导向杆系与转向系拉杆在运动学上不协调（相互干涉）。
前者是由于制动调整误差造成的，是非系统的。
而后者是属于系统性误差。
侧滑是指汽车制动时某一轴的车轮或两轴的车轮发生横向滑动的现象。
最危险的情况时高速制动时后轴发生侧滑。
防止后轴发生侧滑应使前后轴同时抱死或前轴先报死后轴始终不抱死。
综上所说，制动性能的评价最终还是要在实际操作中进行。
四、总结
以上就是对大学生方程式赛车的制动系统的设计进行的分析。
要想让赛车在大赛中脱颖而出，就要对各方面都考虑周全，才能选出最好的方案，设计出最好的赛车。
参考文献：
余志生《汽车理论（第5版）》、王国权《汽车设计课程设计指导书》、刘惟信《汽车设计》、刘涛《汽车设计》、王望予《汽车设计》。